利用玄武巖纖維廢料的墻體材料母材試配及力學(xué)性能研究

張貞強(qiáng) 劉國(guó)強(qiáng) 劉開明 鄒山梅 王建林 杜紅山

（1 甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院；2 甘肅宏盛巖棉科技有限公司，甘肅 蘭州 730000）

輕集料自保溫砌塊是自身能夠滿足建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求的一種建筑保溫與結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)產(chǎn)品[1]，具有自重輕、保溫隔熱和耐火性能好、保溫與建筑墻體同壽命等特點(diǎn)。在抗壓強(qiáng)度滿足非承重墻體材料要求的同時(shí)，與同標(biāo)號(hào)的普通混凝土相比，可減輕自重40%～60%。此種墻體材料應(yīng)用于建筑工程，將提升建筑現(xiàn)代化水平，符合國(guó)家建筑節(jié)能發(fā)展方向。本試驗(yàn)提出的將玄武巖纖維廢料用于輕集料混凝土小型空心砌塊的墻體材料就是順應(yīng)時(shí)代的要求，圍繞綠色發(fā)展這個(gè)理念，堅(jiān)持將低投入、低能耗、無污染、高產(chǎn)出作為發(fā)展綠色建材的思路[3]。

1 原材料

水泥：采用祁連山水泥P·O42.5普通硅酸鹽水泥為膠凝材料；石子：當(dāng)?shù)啬成添耪咎峁?，最大粒?1.5mm，表觀密度2711kg/m3，現(xiàn)場(chǎng)含水率為0.1%；砂：河砂，當(dāng)?shù)啬成添耪咎峁?，含泥?.3%，表觀密度2601 Kg/m3，現(xiàn)場(chǎng)含水率為0.6%；減水劑：當(dāng)?shù)啬成添耪咎峁?；玄武巖纖維廢料：合作企業(yè)提供，表觀密度2732 Kg/m3；火電廠粉煤灰：當(dāng)?shù)啬成添耪咎峁?，屬Ⅱ?jí)灰；膨脹珍珠巖：當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)購(gòu)買，表觀密度399kg/m3；陶粒：白銀地區(qū)某廠購(gòu)買，表觀密度570kg/m3；外加劑：FDN高效減水劑。

2 試驗(yàn)方法

輕集料混凝土采用JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，抗壓強(qiáng)度試件均為150mm×150mm×150mm立方體[4]，分析不同摻量下對(duì)混凝土砌塊工作性能、容重、抗壓強(qiáng)度等的影響，找到最佳實(shí)驗(yàn)室配合比，進(jìn)而在合作企業(yè)進(jìn)行試生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)反饋的數(shù)據(jù)，對(duì)比工廠化生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室不同的工況，調(diào)整配合比，最終找到適合工廠生產(chǎn)的最佳配合比。

3 摻合料對(duì)輕集料混凝土的力學(xué)性能影響研究

3.1 玄武巖纖維廢料摻量的影響

由表1可以看出，外摻玄武巖纖維廢料后對(duì)輕集料混凝土28d齡期抗壓強(qiáng)度影響比較明顯。當(dāng)玄武巖纖維廢料的體積摻量低于1%時(shí)，輕集料混凝土的28d齡期抗壓強(qiáng)度與不摻加玄武巖纖維廢料的B0略有降低，這是因?yàn)樾鋷r纖維廢料占比較少，對(duì)輕集料混凝土的強(qiáng)度影響不大。當(dāng)玄武巖纖維廢料體積摻加量達(dá)1.5%以上時(shí)，輕集料混凝土28d齡期的抗壓強(qiáng)度降低了15%以上，這主要是由于玄武巖纖維廢料基本沒有壓碎值，導(dǎo)致輕集料混凝土力學(xué)性能的下降。而容重隨膨脹珍珠巖摻加量的增加而降低。

3.2 陶粒摻量的影響

由表2可以看出，陶粒等體積取代石子后對(duì)輕集料混凝土28d齡期抗壓強(qiáng)度影響比較明顯。摻加陶粒輕集料混凝土28d齡期的抗壓強(qiáng)度低于不摻加粉煤灰的C0的抗壓強(qiáng)度，這主要是由于陶粒壓碎值較低，導(dǎo)致其粗集料作用體現(xiàn)不明顯，摻加量過大導(dǎo)致了輕集料混凝土力學(xué)性能的下降。而容重隨陶粒摻加量的增加而降低。

表1 不同摻量玄武巖纖維廢料對(duì)輕集料混凝土性能 的影響

表2 不同摻量陶粒對(duì)輕集料混凝土性能的影響

3.3 膨脹珍珠巖摻量的影響

由表3可以看出，膨脹珍珠巖等體積取代砂后對(duì)輕集料混凝土28d齡期抗壓強(qiáng)度影響比較明顯。當(dāng)粉煤灰的摻量低于40%時(shí)，輕集料混凝土的28d齡期抗壓強(qiáng)度與不摻加粉煤灰的P0略有降低，這是因?yàn)榉勖夯以诨炷劣不缙谥饕l(fā)揮的是細(xì)集料填充效應(yīng)。當(dāng)膨脹珍珠巖摻加量達(dá)到60%時(shí)，輕集料混凝土28d齡期的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于不摻加粉煤灰的P0的抗壓強(qiáng)度，這主要是由于膨脹珍珠巖壓碎值很低，導(dǎo)致其細(xì)集料作用無法體現(xiàn)，摻加量過大導(dǎo)致了輕集料混凝土力學(xué)性能的下降。而容重隨膨脹珍珠巖摻加量的增加而降低。

表3 不同摻量膨脹珍珠巖對(duì)輕集料混凝土性能的影響

3.4 粉煤灰摻量的影響

由表4可以看出，粉煤灰等量取代水泥后對(duì)輕集料混凝土28d齡期抗壓強(qiáng)度影響不明顯。當(dāng)粉煤灰的摻量低于40%時(shí)，輕集料混凝土的28d齡期抗壓強(qiáng)度與不摻加粉煤灰的F0略有降低，這是因?yàn)榉勖夯以诨炷劣不缙谥饕l(fā)揮的是微集料填充效應(yīng)，到了后期粉煤灰的活性效應(yīng)才被激發(fā)出來造成的[2]。當(dāng)粉煤灰摻加量達(dá)到60%時(shí)，輕集料混凝土28d齡期的抗壓強(qiáng)度均低于不摻加粉煤灰的F0的抗壓強(qiáng)度，這主要是由于粉煤灰的活性遠(yuǎn)不及普通硅酸鹽水泥的活性[5]，摻加量過大導(dǎo)致了輕集料混凝土力學(xué)性能的下降。而容重隨粉煤灰摻加量的增加而降低。

表4 不同摻量粉煤灰對(duì)輕集料混凝土性能的影響

4 結(jié)論

1）不同摻合料摻量條件下，輕集料混凝土的力學(xué)性能變化較大，但基本能保障其作為輕質(zhì)墻材的強(qiáng)度需求。

2）不同摻合料摻量條件下，輕集料混凝土的容重變化較大，特別是摻量加大的情況下輕集料混凝土容重明顯降低，達(dá)到了輕質(zhì)的目的。

3）通過試驗(yàn)對(duì)比，與本課題提出的摻加摻合料可以改善輕集料混凝土的容重，使之大幅度降低。